Un tracker solar este o instalaţie care mută panourile fotovoltaice după soare. Funcționează ca floarea unei plante cu scopul de a capta mai multă lumină şi căldură solară la un unghi perpendicular cu panoul. Spre deosebire de plantele din natură, aceste instrumente arată ca nişte suprafețe plate sau uș0r curbate, care îşi schimbă periodic înclinaţia şi poziţia axial. Acest lucru este posibil cu ajutorul unor servomotoare sau a unor pistoane hidraulice. În țara noastră am putea avea trackere solare, dar cu niște precizări importante.
Aceste precizări au mare legătură cu variațiile de temperatură dintre iarnă și vară, dar și cu înghețul propriu-zis din timpul iernii. Un pic mai jos am să vă explic exact felul în care funcționează și aceste dispozitive adiționale și care sunt implicațiile pentru regiunile cu insecte și cu îngheț. Însă, pentru moment cel puțin, să vedem cum funcționeză un tracker solar normal, în condiții normale, purtătoare de panouri solare fotovoltaice. Spun asta pentru că sunt și alte tipuri de trackere solare.
Cum funcționează un sistem de urmărire a soarelui?
Sistemele de urmărire a soarelui sunt de două feluri. Unele sunt simple, adică se mișcă pe o singură direcție de la est la vest. Soarele răsare la est și este urmărit de sistem până în vest când apune. Altele, cele duble, fac același lucru doar că mai ajustează poziția panourilor și în funcție de azimut. Cele duble sunt mai eficiente pentru că soarele nu trece prin același loc în fiecare zi. El își schimbă poziția în fiecare zi între vară și iarnă. Sistemele duble de urmărire a soarelui, se mișcă tot de la est la vest, dar cu o înclinație care face razele solare perfect perpendiculare pe panouri.
Sistemele simple îmbunătățesc producția solară, dar cele duble sunt cu adevărat eficiente, calculat pe întregul an. Un sistemul solar dublu poate crește producția de energie cu 40-45%. Traiectoria sistemelor solare simple sau duble poate avea două tipuri de mișcări. Utilizând primul tip de mișcare ele se pot orienta cu ajutorul unor senzori de lumină care ajustează sistemul în timp real în funcție de poziția senzorilor.
Al doilea tip de mișcare este pasivă sau predefinită în funcție de unele măsurători care s-au luat în prealabil și corelate cu data și ora. Mișcările pasive ale trackerelor solare pot fi și în timp real, dar ele nu au acei senzori pe ele. Un astfel de exemplu poate fi atunci când ai un tracker solar cu senzori și o grămadă de altele fără senzori care imită mișcarea primului sistem de urmărire. O astfel de soluție poate reduce semnificativ costurile întregii instalații solare. Alternativ se pot utiliza niște hărți solare înregistrate de anul trecut.
Sistemul dirijat de urmărire a soarelui pe o direcţie
Aceste sisteme se vor orienta pe direcția Est – Vest. Pentru că aceasta este cea mai importantă direcție de mișcare. Ideea e că aceste sisteme sunt deja orientate spre cea mai bună direcție solară. Să ne imaginăm că avem un sistem fix. Acest sistem este amplasat pe un acoperiș și nu se poate mișca de acolo. Dar vom presupune că pe acel acoperiș unghiul a fost optimizat la maxim pentru producția solară anuală maximă. Sistemul de urmărire a soarelui pe o direcție îmbunătățește acel unghi fix al sistemului solar care până atunci era static.
Orientarea pe o singură direcție nu vine cu rezultate mirifice așa cum este cea pe două direcții. Însă având în vedere că este aplicat de regulă la sisteme foarte mari amplasate în câmp, se pot justifica costurile. În imaginea de mai jos, avem un panou solar care se mișcă pe o singură axă. El deja a fost orientat spre sud la cel mai eficient unghi și urmează să fie rotit în timpul zile pe măsură ce soarele își schimbă poziția. Ce vedeți mai jos nu este chiar ceva de dorit, e mai mult un test sau o situație ineficientă.
Motivul pentru care vă prezint aceste soluții pe o singură direcție este că vom discuta despre amplasarea lor pe acoperișul halelor metalice. Un fel de echivalență cu fermele solare din câmp, dar mai mici și mai productive. Nu vom putea avea stâlpi, cu sisteme de urmărire a soarelui pe două direcții, cu mișcări depline pe acoperișul unei hale metalice. Însă, vom încerca să le eficientizăm la maxim. Eficiența venind din tuburile lungi pe care sunt amplasate panourile, de 6-12 metri. Și un singur servomotor pentru două tuburi.
Sistemul dirijat, de urmărire a soarelui, pe două direcţii
Acesta este cel mai eficient sistem. Însă, în multe cazuri este destul de scump şi nu merită investiția. Sunt genul de instalații care devin relevante după 6 panouri solare fotovoltaice de putere mare, iar dacă discutăm de cele de calitate, chiar mai multe panouri, precum 15-20 de panouri. Regula e că cu cât sunt mai mari, cu atât sunt mai eficiente pe Watt găzduit. Evident, cu niște limite constructive, legale, structurale, etc. Practic, un grup de panouri solare fotovoltaice pot acționa ca o parașută, iar când vântul este foarte puternic, apar forțe semnificative pe acea structură.
Un sistem pe două axe produce cu până la 45% mai multă energie decât un sistem fix, CORECT orientat. Cu toate astea, este posibil, ca un beneficiar să cumpere cu 50%-60% mai multe panouri şi să iasă mai ieftin decât dacă cumpără un astfel de sistem dirijat de orientare după soare, pe două axe. În comerț îl găsiți sub numele de tracker solar. Dar aceasta nu este toată povestea. Omit multe detalii aici, precum cele care sunt evidente pe un grafic de producție, precum cele pe timp de iarnă sau chiar elemente dinamice.
Cu alte cuvinte, nu merită să achiziționăm un sistem de urmărire a soarelui pe care amplasăm 2, 3 sau 4 panouri de 300W. De fapt, după niște calcule simple, vom avea nevoie de 20 de panouri solare pe un singur tracker doar ca să amortizăm costul. Nu uitați ce vă spuneam mai devreme despre existența unui singur tracker solar care dirijează mai mult astfel de instalații. Adică plătim unul și apoi punem la punct un sistem care face alte 2, 6 sau chiar 30 de alte grupări de panouri să se comporte într-un mod similar. Acolo este cheia unui astfel de sistem.
De ce am avea nevoie de un tracker solar?
În concluzie, un surplus de producţie cu 50% mai mare, nu cântăreşte aşa de mult pe cât ar părea. Mai bine investim în mai multe panouri solare decât într-un tracker, ori sistem de urmărire a soarelui, dacă aveți unde să și amplasați acel excess de panouri solare. La noi în ţară, unde temperatura pe timpul iernii ajunge şi la -40 de grade Celsius, nu prea merită să ai un astfel de sistem, mai ales dacă discutăm despre o instalație care ar putea fi blocată ori îngropată, în timpul iernii, de zăpadă.
Servomotoare care mişcă tot sistemul vor îngheţa şi după un timp vor necesita înlocuire. Vreau să spun că aceste servomotoare nu sunt chiar ieftine, iar în plus, se mai înregistrează costuri și cu transportului, montajul, etc. Sunt tot felul de sisteme care învârt axul sistemului din subsol, de sub adâncimea de îngheț. Se utilizează un sistem de transmisie amplasat sub adâncimea de îngheț, iar acel servomotor supravieţuieşte mai mult decât cele montate direct sub panouri.
Uneori, îngroparea acelui servomotor, a tuburilor, a conductorilor de transport, a cablurilor de comunicații, a tubului de drenaj, complică lucrurile şi creşte costurile întregului sistem. Nu sunt pretabile în orice situație, dar sunt destul de avantajoase atunci când ai un teren agricol/arabil și nu trebuie să tâi, ori să spargi betonul din curte. Dar nevoia de un astfel de tracker rămâne în continuare valabil pe măsură ce putem minimiza dezavantajele și maximiza avantajele. Sunt o sumedienie de măsuri care ne pot ajuta cu acest lucru.
Cât costă un tracker solar?
Costul unui tracker solar pentru două până la patru panouri fotovoltaice este de aproximativ 1000 Euro. Asta înseamnă că putem vorbi de o varianție de 250 – 500 de euro pe panou solar. Când spun panou solar să refer la panouri solare mari cu puterea între 250 de W și 350 de W. Pentru a dirija 15 și până la 20 de panouri solare la fel de mari vom avea nevoie de un tracker mai mare, iar acesta va costa aproximativ 5000 de euro. Asta înseamnă că putem vorbi de o varianție de 250 – 330 de euro pe panou solar. Prețul nu este cu mult mai avantajos pe măsură ce mărim sistemul.
În concluzie, un sistem de dirijare (un tracker) nu va rezista, fără repataţii, cât va rezista panoul solar.